三相變四相電力干式變壓器差動保護原理

摘要：三相變四相電力干式變壓器可以實現四相輸電方式，也可以作為電氣化鐵路的AT供電方式，但對這種干式變壓器差動保護的研究尚未見報道。根據干式變壓器三相側和四相側的電流轉換關系，提出了兩種簡單實用的差動保護接線方式，并對這兩種接線方式的優缺點進行了對比分析，得出了三相電流互感器為三角形的干式變壓器三相側差動保護接線方案更優的結論。關鍵詞：三相變四相電力干式變壓器；差動保護；接線

1接線平衡干式變壓器接線平衡干式變壓器的接線圖如圖1 [1，2]所示。圖中干式變壓器采用三柱等截面鐵芯。繞組WA、Wa1、Wa2、Wa3和Wa4纏繞在A相鐵芯上，繞組WB、Wb1和Wb2纏繞在B相鐵芯上，繞組Wc、Wc1、Wc2、Wc3和Wc4纏繞在C相鐵芯上。每個繞組的匝數關系為

其中k為干式變壓器的電壓比，即三相電壓與四相電壓之比。根據這種連接，干式變壓器的四相電壓相等，相位依次滯后90。平衡干式變壓器四相側的A、B、C、D端子分別連接到電力系統四相傳輸模式的四相，四相側的A、C、B、D端子也可以分別連接到供電模式下電氣化鐵路上下行接觸網的接觸線和正饋線。干式變壓器三相側和四相側的電流變換矩陣為

將高壓側三相電流改寫為線電流，電流換算關系如公式(4)所示。2接線平衡干式變壓器差動保護接線幾種類型的變壓器差動保護都是用微機實現的，方程(3)和(4)的變換系數很容易得到。差動保護的原理與常規三相電力干式變壓器沒有太大區別，只需要在四相側增加一個交流輸入電流。(1)接線方案1根據公式(3)，a、b、c三相差動繼電器的平衡方程如公式(5)所示。

其中是輔助電流轉換器的比率。方案1的差動保護接線如圖2所示。干式變壓器三相側選用三相電流互感器，呈三角形連接，變比nA=nB=nC，而干式變壓器四相側為單相電流互感器，變比Na=NB=NC=Nd添加一個輔助電流轉換器nt。干式變壓器三相和四相側的電流互感器和輔助變流器的變比按下列關系選擇

當三相線路發生單相接地故障時，由接線方案1組成的差動保護不會誤動[3]，干式變壓器三相側的電流互感器可呈三角形并聯。(2)接線方案二根據公式(2)，A、B、C三相差動繼電器的平衡方程如公式(8)所示。

方案2的差動保護接線如圖3所示。由于流經每個差動繼電器線圈的電流是由幾個電流疊加實現的，所以干式變壓器三相側選用三相電流互感器進行Y形連接，變比nA=nB=nC，干式變壓器四相側選用四個單相電流互感器，變比Na=NB=NC=ND。添加兩個輔助電流轉換器nT1和nT2。干式變壓器三相和四相側的電流互感器和輔助變流器的變比按下列關系選擇

當三相線路發生單相接地故障時，接線方案二構成的差動保護會失靈[3]。

3對比分析與結論從上面的討論可以看出：(1)連接方案1只需要增加一個輔助變換器，連接方案2需要增加兩個輔助變換器。(2)干式變壓器三相側輸電線路發生單相接地故障時，接線方案1組成的差動保護不會誤動，接線方案2會誤動。(3)對于接線方案1，干式變壓器三相側的電流互感器采用三角形接線；四相側選用單相電流互感器，電流互感器的兩個輸出都不能接地。對于接線方案二，干式變壓器的三相側連接一個Y形三相電流互感器；四相電流互感器應使用單相電流互感器，電流互感器的兩個輸出都不能接地。以上比較分析表明，選擇接線方案1構成平衡干式變壓器差動保護接線是合適的。

參考

[1] 周幼卿等)。新型三相變四相平衡干式變壓器等效電路的探討[J].中國電工學會學報，2001，16 (6): 50-54。周幼卿，劉相韜，等。幾種阻抗匹配平衡變壓器差動保護接線的分析[J].中國鐵道學會學報，1997，19 (4): 40-45。

來源：電網技術